技校汽车课件 曲柄连杆机构.ppt

汽车构造 精品课程 第2章曲柄连杆机构2 1概述2 2气缸体与曲轴箱组2 3活塞连杆组2 4曲轴飞轮组 汽车构造 精品课程 2 1概述功用把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的扭矩 向工作机械输出机械能 组成气缸体与曲轴箱组 活塞连杆组 曲轴飞轮组 1 气缸体与曲轴箱组包括气缸体 曲轴箱 气缸盖 气缸套 气缸衬垫 油底壳等机件 2 活塞连杆组主要包括活塞 活塞环 活塞销和连杆等机件 3 曲轴飞轮组主要包括曲轴 飞轮 扭转减振器等机件 汽车构造 精品课程 2 1 2受力分析曲柄连杆机构工作条件的特点是高温 高压 高速和化学腐蚀 曲柄连杆机构的受力有气体作用力 运动质量的惯性力 相对运动件接触表面的摩擦力以及外界阻力等 一般在受力分析时忽略摩擦力 主要讨论气体作用力和惯性力 汽车构造 精品课程 2 2 气缸体与曲轴箱一 汽缸体1 结构水冷式发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体 称为缸体 气缸体上半部有若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔 称为气缸 下半部为支承曲轴的曲轴箱 其内腔为曲轴运动空间 汽车构造 精品课程 2 功用与要求功用 作为发动机各个机构和系统的装配基体 承受高温高压气体作用力 活塞在其中作高速往复运动 要求 气缸体应具有足够的刚度和度 气缸内壁经过精加工 其工作表面的粗糙度 形状和尺寸精度都比较高 汽车构造 精品课程 汽车构造 精品课程 气缸的三种排列形式直列式V型对置式 汽车构造 精品课程 二 气缸套1 干式缸套 不直接与冷却水接触 是在气缸体上压人特殊耐磨性好的合金铸铁的缸套或合金钢缸套 壁厚一般为1 3mm2 湿式气缸套 与冷却水直接接触 壁厚一般为5 9mm 定位径向定位气缸套的外表面凸出的圆环带轴向定位是利用上端的凸缘 密封气缸套凸缘下面的紫铜垫片 汽车构造 精品课程 干式缸套 湿式气缸套 三 气缸盖功用 封闭气缸上部与活塞顶部和气缸壁共同形成燃烧室 组成 上有冷却水套进 排气门座 气门导管孔 进 排气通道 燃烧室 火花塞座孔 喷油器座孔 安装凸轮轴的轴承座 汽车构造 精品课程 汽车构造 精品课程 燃烧室组成由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间 基本要求 1 结构尽可能紧凑 充气效率要高 以减小热量损失及缩短火焰行程 2 使混合气在压缩终了时具有一定涡流运动 以提高混合气燃烧速度 保证混合气得到及时和充分燃烧 3 表面要光滑 不易积炭 汽车构造 精品课程 燃烧室形状 1 楔形燃烧室结构 简单 紧凑 混合与燃烧 在压缩终了时能形成挤气涡流 因而燃烧速度较快 经济性和动力性较好 适用 解放CA6102型发动机采用楔形燃烧室 2 盆形燃烧室结构 简单 紧凑 适用 捷达EAll3型发动机 3 半球形燃烧室结构 更紧凑 但配气机构比较复杂 混合与燃烧 散热面积小 有利于促进燃料的完全燃烧和减少排气中的有害气体 对排气净化有利 适用 富康轿车发动机 汽车构造 精品课程 楔形燃烧室 盆形燃烧室 半球形燃烧室 汽车构造 精品课程 3 气缸垫安置气缸盖与气缸体之间 又称气缸床 功用填补气缸体与缸盖结合面上的微观孔隙 保证结合面处有良好的密封性保证燃烧室的密封防止气缸漏气 水套漏水 汽车构造 精品课程 汽车构造 精品课程 四 油底壳作用贮存机油和封闭曲轴箱 机油散热材料采用薄钢板冲压而成有的采用铝合金铸造而成 在底部还铸有相应的散热片 以利于散热 汽车构造 精品课程 汽车构造 精品课程 结构 油底壳中部做得较深为保证发动机纵向倾斜时机油泵仍能吸到机油 在最深处装有放油塞 有的放油塞是磁性的 能吸集机油中的金属屑 以减少发动机运动零件的磨损 油底壳内还设有挡油板 防止汽车振动时油面波动过大 汽车构造 精品课程 一 活塞1 功用 与气缸盖 气缸壁共同组成燃烧室 承受气体压力 并将此力通过活塞销传给连杆 以推动曲轴旋转 2 工作条件与性能要求 高压足够强度和硬度高温良好耐热性和导热性高速惯性小润滑困难良好耐磨性腐蚀性良好耐蚀性 2 3活塞连杆组主要由活塞 活塞环 活塞销 连杆组成 Flash动画 视频 视频 视频 分解 汽车构造 精品课程 活塞的基本构造顶部头部裙部 汽车构造 精品课程 活塞顶部燃烧室的组成部分 其形状与选用的燃烧室形式有关 平顶活塞优点是吸热面积小 制造工艺简单 汽油机活塞顶部较多采用 凹顶活塞凹坑的大小还可以用来调节发动机的压缩比 汽油机为了改善混合气形成和燃烧而采用 凸顶活塞二冲程汽油发动机通常采用 汽车构造 精品课程 活塞裙部指油环槽下端以下部分作用为活塞在气缸内作往复运动导向和承受侧压力 汽车构造 精品课程 变形活塞沿轴线方向温度分布和质量分布都不均匀 各个断面的热膨胀量是上大下小 措施 活塞头部直径制成上小下截锥形或阶梯形 活塞裙部制成上小下大的截锥形 Flash动画 汽车构造 精品课程 开 n 形槽或 T 形 横槽的作用减少从头部到裙部的传热 从而使裙部的热膨胀量减少 横槽还可兼作油孔 纵槽使裙部具有弹性 使冷态下的装配间隙得以尽可能小 在热态下又因切槽的补偿作用 活塞不致在气缸中卡死 装配应注意使纵槽位于作功行程中不承受侧压力的裙部面上 即从发动机前面向后看的右面 汽车构造 精品课程 汽车构造 精品课程 销孔的中心线一般位于活塞中心线的平面内 但有些高速汽油机的销孔中心线偏离活塞中心线平面 如教材图2 24所示 图中销孔轴线向在作功行程中受侧向力的一面偏移了一段距离e 一般为1 2mm 这是为了防止活塞在越过上死点时发生 敲缸 现象 从而降低噪声 但这种活塞偏置的结构 却使裙部两端的尖角负荷增大 引起这些部位的磨损或变形增大 这就要求活塞与缸壁的间隙尽可能地减小 Flash动画 正置 Flash动画 偏置 汽车构造 精品课程 气环又称压缩环作用保证活塞与气缸壁间的密封 防止气缸中的高温 高压燃气大量漏人曲轴箱 将活塞顶部的热量传导到气缸壁 一般发动机上每个活塞装有2 3道气环 油环刮油 布油 密封 2 3 2活塞环 视频 汽车构造 精品课程 发动机工作时 活塞 活塞环等机件都会发生热膨胀 而活塞环在气缸 活塞环槽内的运动相对较为复杂 既要与活塞一起在气缸内作上下运动 径向胀缩 还要在环槽内作微量的圆周运动 保证气缸的密封性 并防止环卡死在缸内或胀死于环槽中 安装时 活塞环应留有端隙 侧隙和背隙 汽车构造 精品课程 1 气环的密封原理 活塞环随活塞一起装入气缸后 便产生弹力户 而紧贴在气缸壁上 形成密封面 使燃气不能通过环与气缸的接触面之间的间隙 汽车构造 精品课程 2 气环的种类 汽车构造 精品课程 3 气环的泵油现象 矩形环断面的气环随活塞作往复运动时 会把气缸壁上的机油不断送人气缸中 这种现象称为 气环的泵油作用 Flash动画 汽车构造 精品课程 缸体 活塞 气环的泵油示意图 汽车构造 精品课程 4 油环分为普通油环和组合油环两种 如图2 32所示 汽车构造 精品课程 一般活塞上装有1 2道油环 采用两道油环时 下面一道多安置在活塞裙部的下端 无论活塞下行还是上行 油环都能将气缸壁上多余的机油刮下来经活塞上的回油孔流回油底壳 汽车构造 精品课程 2 3 3活塞销功用 连接活塞和连杆小头 将活塞承受的气体作用力传给连杆 工作条件 高温承受很大的周期性冲击载荷 润滑条件差要求 足够的刚度和强度 表面耐磨 质量尽可能小 材料 一般用低合金渗碳钢 15Cr或16MnCr5 高负荷发动机则采用渗氮钢 加工 先经表面渗碳或渗氮处理以提高表面硬度然后进行精磨和抛光 汽车构造 精品课程 活塞销结构通常做成空心圆柱体 活塞销分类 直通圆柱形孔和圆锥形孔的活塞销质量较小 中间或单侧封闭的活塞销 适用于二冲程发动机 此种结构可以避免扫气损失 内部有塑料芯的钢套销用于要求不高的汽油机 成型销用于增压发动机 汽车构造 精品课程 活塞销连接全浮式连接半浮式连接 汽车构造 精品课程 2 3 4连杆功用将活塞承受的力传给曲轴 推动曲轴转动 从而使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动 连杆大头按剖分面的方向可分为平切口和斜切口两种 平切口连杆的剖分面垂直于连杆轴线 V形发动机由于左右两缸的连杆装在同一个曲柄销上 故其结构随安装布置而不同 V形发动机的连杆布置有三种形式 视频 汽车构造 精品课程 组成曲轴 飞轮 扭转减振器 带轮正时齿轮 或链条 2 4曲轴飞轮组 视频 视频 分解 汽车构造 精品课程 2 4 1曲轴功用承受连杆传来的力 并将其转变为扭矩 然后通过飞轮输出 驱动发动机的配气机构及其他辅助装置 组成 由前端 自由端 主轴颈 曲柄 平衡重 连杆轴颈 曲柄销 和后端 动力输出 曲拐 由一个连杆轴颈 和它左右主轴颈组成曲拐数 取决于气缸的数目和排列方式 直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数 V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半 视频 汽车构造 精品课程 2 曲轴材料采用优质中碳钢 如45号钢 或中碳合金钢 如45Mn2 40Cr等 模锻 为了提高曲轴的耐磨性 其主轴颈和连杆轴颈表面上均需高频淬火或氮化 3 曲轴构造对于四缸 六缸 八缸和十二缸发动机 如下图2 45所示 由于曲拐是对称布置的 往复惯性力和离心力是平衡的 从整体上看能相互抵消 但曲轴的局部确受到弯矩的作用 汽车构造 精品课程 汽车构造 精品课程 4 曲轴轴向定位为阻止车辆行驶时 离合器经常结合与分离和带锥齿轮驱动时施加于曲轴上的轴向力以及在上 下坡行驶或突然加速 减速出现的轴向力作用而使曲轴有轴向窜动的趋势 曲轴必须有轴向定位 以保证曲柄连杆机构的正常工作 但也应允许曲轴受热后能自由膨胀 曲轴作为转动件 必须与其固定件之间有一定的轴向间隙 曲轴轴向定位是通过止推装置实现的 只能有一处设置轴向定位装置 汽车构造 精品课程 5 曲轴径向密封曲轴径向密封环 安放在曲轴的自由端 前端 和飞端 作用 防止内燃机机体内的机油外溢和水 汽 与灰尘进入机体内 多曲拐的布置 常用的多缸发动机曲拐布置和发火次序如下 四冲程直列四缸发动机发火次序 发火间隔角应180 四个曲拐布置在同一平面内 发火次序有两种可能的排列法1 2 4 31 3 4 2 汽车构造 精品课程 汽车构造 精品课程 四冲程直列六缸发动机发火次序发火间隔角应为720 6 120 曲拐布置六个曲拐分别布置在三个平面内 各平面夹角为120 曲拐的具体布置有两种方案 第一种发火次序是 1 5 3 6 2 4 另一种发火次序是 1 4 2 6 3 5 汽车构造 精品课程 汽车构造 精品课程 四冲程V型八缸发动机发火次序 V型八缸机有四个曲拐 其四个曲拐布置在同一平面内 也可以布置在两互相错开90